(57)【要約】【課題】従来の弾性表面波デバイスでは、温度特性を改善しようとすると電気的特性が劣化するという問題があった。【解決手段】圧電基板１１と、この圧電基板の第１の主面上に形成された櫛形電極１２と、圧電基板の第２の主面と接合された支持基板１３とを備え、圧電基板の第２の主面と支持基板１３とは、金属層１４を介して接合されたものであり、温度ドリフトが小さく、電気的特性、信頼性に優れた弾性表面波素子を得ることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電基板と、この圧電基板の第１の主面上に形成された櫛形電極と、前記圧電基板の第２の主面と接合された支持基板とを備え、前記圧電基板の第２の主面と前記支持基板とは、金属層を介して接合された弾性表面波素子。
【請求項２】
支持基板はスルーホールと、このスルーホール内に設けられた導電体とを備え、前記導電体と金属層とを電気的に接続した請求項１記載の弾性表面波素子。
【請求項３】
圧電基板の第２の主面において、一部に金属層が付着していない部分を有する請求項１記載の弾性表面波素子。
【請求項４】
圧電基板に回転Ｙカットタンタル酸リチウムを用いた請求項１記載の弾性表面波素子。
【請求項５】
支持基板にサファイア基板を用いた請求項１記載の弾性表面波素子。
【請求項６】
金属層に金を用いた請求項１記載の弾性表面波素子。
【請求項７】
圧電基板の第２の主面に第１の金属層を形成する工程と、支持基板の主面に第２の金属層を形成する工程と、前記第１の金属層と前記第２の金属層の表面をプラズマ中で活性化する工程と、前記第１の金属層と前記第２の金属層とを常温で接合する工程と、前記圧電基板の第１の主面に櫛形電極を形成する工程とを備えた弾性表面波素子の製造方法。
【請求項８】
第１の金属層と第２の金属層とを、同じ金属で形成した請求項７記載の弾性表面波素子の製造方法。
【請求項９】
圧電基板の第２の主面にリフトオフにより一部の金属層を取り除いた第１の金属層を形成する工程と、支持基板の主面全体に第２の金属層を形成する工程と、前記第１の金属層と前記第２の金属層とを常温で接合する工程とを備えた請求項７記載の弾性表面波素子の製造方法。
【請求項１０】
圧電基板の第２の主面全体に第１の金属層を形成した後に、一部の金属層をエッチングにより取り除く工程と、支持基板の主面全体に第２の金属層を形成する工程と、前記第１の金属層と前記第２の金属層とを常温で接合する工程とを備えた請求項７記載の弾性表面波素子の製造方法。
【請求項１１】
第１の金属層と第２の金属層とを常温で接合する工程と、支持基板にスルーホールを形成する工程と、少なくとも前記スルーホール内壁を覆う導電体をスパッタもしくはメッキにより形成し、かつ前記第２の金属層と電気的に接続する工程とを備えた請求項７記載の弾性表面波素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に携帯電話等に用いられる、弾性表面波素子及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
以下、従来の弾性表面波デバイスについて説明する。
【０００３】
近年、小型軽量な弾性表面波デバイスは、各種移動体通信端末機器等の電子機器に多く使用されている。特に、８００ＭＨｚ〜２ＧＨｚ帯における携帯電話システムの無線回路部には、タンタル酸リチウム（以下、「ＬＴ」と記す。）基板の切出角度が、Ｘ軸周りのＺ軸方向への回転角度が３９°であるＹ板から切出された、いわゆる３９°ＹカットＸ伝播のＬＴ（以下、「３９°ＹＬＴ」と記す。）基板を用いて作成した弾性表面波フィルタが広く用いられてきた。しかしながら３９°ＬＴ基板では、弾性表面波の伝播方向の基板の熱膨張係数が大きく、また弾性定数そのものも温度により変化するため、フィルタの周波数特性も温度の変化に対して約−３６ｐｐｍ／°Ｋと、大きくシフトしてしまうという、温度特性に課題を有していた。例えばアメリカのＰＣＳ用の送信フィルタを例にとって考えた場合、常温で中心周波数１．８８ＧＨｚのフィルタが、常温±５０℃で、約±３．３ＭＨｚつまり約６．６ＭＨｚも変動する。ＰＣＳの場合、送信帯域と受信帯域の間隔は２０ＭＨｚしかなく、製造上の周波数ばらつきも考慮すると、フィルタにとっての送受信間隔は実質１０ＭＨｚ程度しかない。このため、例えば送信帯域を全温度（常温±５０℃）で確保しようとすると受信側の減衰量が十分に取れなくなるという問題を有していた。
【０００４】
そこで温度特性を改善するために、線膨張率の異なる基板と貼り合わせることも行われているが、従来の方法では、特殊な洗浄方法が必要であったり、貼り合わせ強度を得るためには、熱処理が必要で、そのために熱歪みが残るという問題を有していた。
【０００５】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開２００４−２９７６９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、周波数温度ドリフトを小さくしながら、電気的特性を向上させることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するために本発明は、圧電基板と、この圧電基板の第１の主面上に形成された櫛形電極と、圧電基板の第２の主面と接合された支持基板とを備え、圧電基板の第２の主面と支持基板とは、金属層を介して接合したものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、周波数温度ドリフトを小さくしながら、電気的特性の優れた弾性表面波素子を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
（実施の形態１）
以下、実施の形態１を用いて、本発明について説明する。
【００１０】
図１は、本発明の実施の形態１における弾性表面波共振子素子の断面図である。
【００１１】
図１においては、３９°ＹＬＴよりなる圧電基板１１の第１の主面に櫛形電極１２を設け、圧電基板１１の第２の主面とサファイアよりなる支持基板１３とを金よりなる金属層１４を介して接合したものである。
【００１２】
このようにすることにより、圧電基板１１と支持基板１３の線膨張率の違いにより、周波数温度ドリフトを小さくすることができ、金属層１４を介して接合することにより、常温で接合することができるため、接合による熱歪みが残ることがなく、電気的特性を安定させることができる。ここで、常温で接合するとは、特に基板を加熱することなく接合することを意味する。
【００１３】
図２においては、支持基板１３にスルーホール１５を設け、少なくともスルーホール１５の内壁にニッケルからなる導電体層１６を設け、金属層１４と導電体層１６とを電気的に接続したものである。
【００１４】
さらに、支持基板に金属からなる放熱層１７を設け、導電体層１６と電気的に接続することが望ましい。
【００１５】
このようにすることにより、櫛形電極１２で発生した熱を、金属層１４および導電体層１６を通して放熱させることができ、電気的特性の安定化および耐電力性の向上が図れる。また電磁的なシールド性も向上することができる。
【００１６】
また、圧電基板を別の基板と貼り合わせると、その境界面で音響インピーダンスのミスマッチが起こり、不要なバルク波を反射させることにより、周波数特性にスプリアスが発生しやすい。これに対し、金属層１４を、ストライプ状、あるいはメッシュ状等になるように、圧電基板１１の第２の主面において、一部に金属層１４が付着していないようにすることにより、不要なバルク波を散乱させ、スプリアスの影響を低減させることができる。
【００１７】
図３においては、その製造方法を説明する図であり、まず図３（ａ）のように、ウエハ状の厚さ約０．３５ｍｍの３９°ＹＬＴからなる圧電基板２１の第２の主面に第１の金属層２４ａとして、約１００ｎｍの厚さで金をスパッタ蒸着する。また同様にウエハ状の厚さ約０．３ｍｍのシリコン基板からなる支持基板２３の主面にも、第２の金属層２４ｂとして約１００ｎｍの厚さで金をスパッタ蒸着する。このとき第１の金属層２４ａ、第２の金属層２４ｂを形成する面は、鏡面研磨されていることが望ましい。
【００１８】
次に、チャンバー内でアルゴンプラズマ等により、第１の金属層２４ａ、第２の金属層２４ｂの表面を清浄化、活性化させ、第１の金属層と第２の金属層とを対面させ、常温で圧力を加えることにより接合することにより図３（ｂ）のようになる。その後に、圧電基板２１の第１の主面に櫛形電極等の弾性表面波デバイスの電極を形成する。但しこの場合、圧電基板２１と支持基板２３を合わせると厚さが約０．６５ｍｍとなるため、接合した後圧電基板２１または支持基板２３のいずれか一方、あるいは両方を研削あるいは研磨により薄くすることが望ましい。
【００１９】
また、第１の金属層２４ａと第２の金属層２４ｂとは、異なる金属でも可能であるが、接合のしやすさを考えると、同じ金属を用いるのが望ましい。
【００２０】
さらに、圧電基板２１の第２の主面において、一部に金属層が付着していないようにするために、第１の金属層２４ａに金を用いる場合、まず圧電基板２１の第２の主面にレジストパターンを形成した後に、金を蒸着し、リフトオフにより一部の金を取り除き、第１の金属層２４ａをメッシュ状にする。一方第２の金属層２４ｂの方は、一様な膜でもかまわない。この第１の金属層２４ａと第２の金属層２４ｂとを接合することにより、不要なバルク波を散乱させ、スプリアスの影響を低減させることができる。
【００２１】
また、第１の金属層２４ａにアルミニウムのようなエッチングしやすい金属を用いる場合には、エッチングにより、所定のパターンを形成してもかまわない。
【００２２】
さらに図３（ｃ）のように、圧電基板２１と支持基板２３とを接合し、圧電基板２１に櫛形電極２２等の弾性表面波デバイスの電極を形成した後、必要に応じて支持基板２３を研削または研磨により薄板化したあと、支持基板側にレジストパターンを形成し、ドライエッチング等の方法により支持基板２３をエッチングすることにより、第２の金属層２４ｂに達するスルーホール２５を形成し、レジストパターンを除去した後に、支持基板２３にチタン、ニッケル等の金属を約１μｍの厚さでスパッタ蒸着することにより、第２の金属層、スルーホール内壁、支持基板を覆う導電体層２６および放熱層２７を形成する。さらにその上にメッキすることにより、スルーホール内部全体を導電体層で埋めることが望ましい。ここで、スルーホール、および導電体層を形成する工程は、圧電基板２１の第１の主面に櫛形電極２２等を形成する工程の前であっても、後であってもかまわない。
【００２３】
最後に所定の寸法に切断することにより、個々の弾性表面波素子を得る。このようにすることにより、温度ドリフトが小さく、電気的特性、信頼性に優れた弾性表面波素子を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明は、周波数温度ドリフトを小さくし、かつ電気的特性も向上させた弾性表面波素子を実現するものであり、産業上有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態１における弾性表面波素子の断面図
【図２】本発明の実施の形態１における別の弾性表面波素子の断面図
【図３】本発明の実施の形態１における弾性表面波素子の製造方法を説明する図
【符号の説明】
【００２６】
１１  圧電基板
１２  櫛形電極
１３  支持基板
１４  金属層
１５  スルーホール
１６  導電体層
１７  放熱層
２１  圧電基板
２２  櫛形電極
２３  支持基板
２４ａ  第１の金属層
２４ｂ  第２の金属層
２５  スルーホール
２６  導電体層
２７  放熱層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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